Р а б о т а № 1

Металлографический анализ материалов

1. Цель работы

Ознакомление с методами металлографического анализа материалов и основными задачами, решаемыми при этом.

2. Общие положения и методики проведения анализа

В соответствии с общепринятыми стандартами на металлопродукцию и техническими условиями на изделия из этой продукции металлографический анализ приобрел статус приемосдаточных испытаний. При этом наиболее широкое применение получили следующие методы:

- макроскопический анализ – визуальное или при небольших увеличениях (до 30 раз) исследование поверхности специально приготовленных образцов;

- микроскопический анализ – исследование структуры при увеличениях от 50 до 1000 раз.

2.1. Основные задачи макроанализа, методика его проведения

Этот метод дает общее представление о строении металлов и позволяет оценить их качество после таких видов обработки, как литье, сварка (рис.1.1) и др. Макроскопический анализ в большинстве случаев является предварительным видом изучения структуры, позволяющим выявить, однако, те участки, которые требуют последующего исследования методами микроанализа.

С помощью макроанализа можно определить:

- нарушения сплошности металла (дефекты сварки в виде непроваров и газовых пузырей, межкристаллитные трещины, дефекты литья);

- дендритное строение металла в литых изделиях;

- химическую неоднородность литого металла и присутствие в нем грубых инородных включений;

- вид излома (вязкий, хрупкий и т.д.).

Макроанализ для контроля качества металла проводят на продольных или поперечных макрошлифах (темплетах и изломах). При этом число образцов, их размеры, места вырезки и другие условия отбора проб, указываются в стандартах и технических условиях (ТУ) на конкретные виды металлопродукции. В частности, макроструктуру прутков или сварных соединений обычно контролируют на поперечных макрошлифах.

а) б)

Рис.1.1. Макроструктура сварных соединений стали 08Х18Н10Т:

а)- видны слоистое и дендритное строение металла шва;

б)- одновременно с дендритным строением хорошо видны зона термического влияния с измененной вследствие нагрева в процессе сварки структурой и дефекты сварки: асимметрия шва и несплавление кромок с металлом шва (в узкой части шва).

Исследуемую поверхность образцов подвергают торцеванию, строганию, шлифованию и травлению в химически активных средах. После механической обработки поверхность должна быть ровной и гладкой, без значительного наклепа и пережога металла. На макрошлифе не должно быть загрязнений, поэтому поверхность перед травлением промывают (протирают) специальными составами.

Методы макротравления подразделяют на три основные группы:

- глубокого травления, позволяющего выявить дефекты, нарушающие сплошность литой и деформированной стали;

- поверхностного травления (выявляют дендриты, волокнистую структуру деформированной стали);

- метод отпечатков (для определения наличия серы и фосфора).

Травление проводят в вытяжном шкафу в ванне, изготовленной из материала, не вступающего в реакцию с применяемыми растворами. В некоторых случаях травление осуществляют протиркой тампоном, смоченным в реактиве. Составы травителей разнообразны и обычно оговариваются ТУ или берутся из справочника [1].

Образцы перед травлением рекомендуется подогревать до температуры раствора. Время травления внутри рекомендованного интервала определяется экспериментально.

После травления образцы промывают в проточной воде и просушивают. При этом макрошлиф приобретает рельефную поверхность с отчетливо видными осями дендритов (литая сталь или сварной шов), ликвационной неоднородностью, пористостью, трещинами и другими дефектами.

Образцы, предназначенные для хранения, рекомендуется дополнительно обрабатывать 10%-ым спиртовым раствором аммиака.